(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流通する熱媒体流路（３０）を内部に有する流路形成部材（３）を備え、
前記熱媒体と、前記熱媒体流路（３０）の外部または内部に配置された熱交換対象物（２）との間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記流路形成部材（３）内には、前記熱媒体流路（３０）を複数の細流路（３３３）に分割するとともに、前記熱媒体と前記熱交換対象物（２）との熱交換を促進するインナーフィン（３３）が設けられており、
前記インナーフィン（３３）は、前記流路形成部材（３）と前記熱交換対象物（２）との配置方向に複数段積層されており、
前記インナーフィン（３３）は、前記熱媒体の流れ方向に延びるとともに前記細流路（３３３）を分割する板部（３３１）と、隣り合う前記板部（３３１）間を繋ぐ連結部（３３２）とを有し、前記熱媒体の流れ方向に直交する断面形状が波状となるとともに、前記配置方向から見た際に前記板部（３３１）が前記熱媒体の流れ方向に波形状に屈折するウェーブフィンであり、
前記インナーフィン（３３）の、前記配置方向に直交し、かつ、前記細流路（３３３）における前記配置方向の中心部を通る断面における、前記板部（３３１）の前記波形状の振幅方向における寸法をウェーブ深さ（ＷＤ）としたとき、
前記複数段のインナーフィン（３３）のうち、前記熱交換対象物（２）に最も近い側に位置する前記インナーフィン（３３Ａ）の前記ウェーブ深さ（ＷＤ）が、前記他のインナーフィン（３３Ｂ）の前記ウェーブ深さ（ＷＤ）よりも浅くなっていることで、複数段の前記インナーフィン（３３）のうち、前記熱交換対象物（２）に最も近い側に位置する前記インナーフィン（３３Ａ）における前記熱媒体の通過抵抗が、他の前記インナーフィン（３３Ｂ）における前記熱媒体の通過抵抗よりも低いことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
熱媒体が流通する熱媒体流路（３０）を内部に有する流路形成部材（３）を備え、
前記熱媒体と、前記熱媒体流路（３０）の外部または内部に配置された熱交換対象物（２）との間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記流路形成部材（３）内には、前記熱媒体流路（３０）を複数の細流路（３３３）に分割するとともに、前記熱媒体と前記熱交換対象物（２）との熱交換を促進するインナーフィン（３３）が設けられており、
前記インナーフィン（３３）は、前記流路形成部材（３）と前記熱交換対象物（２）との配置方向に複数段積層されており、
前記インナーフィン（３３）は、前記熱媒体の流れ方向に延びるとともに前記細流路（３３３）を分割する板部（３３１）と、隣り合う前記板部（３３１）間を繋ぐ連結部（３３２）とを有し、前記熱媒体の流れ方向に直交する断面形状が波状となるとともに、前記配置方向から見た際に前記板部（３３１）が前記熱媒体の流れ方向に波形状に屈折するウェーブフィンであり、
前記インナーフィン（３３）の、前記配置方向に直交し、かつ、前記細流路（３３３）における前記配置方向の中心部を通る断面における、前記板部（３３１）の前記波形状のピッチをウェーブピッチ（ＷＰ）としたとき、
前記複数段のインナーフィン（３３）のうち、前記熱交換対象物（２）に最も近い側に位置する前記インナーフィン（３３Ａ）の前記ウェーブピッチ（ＷＰ）が、前記他のインナーフィン（３３Ｂ）の前記ウェーブピッチ（ＷＰ）よりも粗くなっていることで、複数段の前記インナーフィン（３３）のうち、前記熱交換対象物（２）に最も近い側に位置する前記インナーフィン（３３Ａ）における前記熱媒体の通過抵抗が、他の前記インナーフィン（３３Ｂ）における前記熱媒体の通過抵抗よりも低いことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
前記インナーフィン（３３）は、前記熱媒体の流れ方向に垂直な断面形状が、凸部を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状に形成されており、
前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部の中心同士の距離をフィンピッチ（ＦＰ）としたとき、
前記複数段のインナーフィン（３３）のうち、前記熱交換対象物（２）に最も近い側に位置する前記インナーフィン（３３Ａ）の前記フィンピッチ（ＦＰ）が、前記他のインナーフィン（３３Ｂ）の前記フィンピッチ（ＦＰ）よりも粗いことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記インナーフィン（３３）は、前記熱媒体の流れ方向に垂直な断面形状が、凸部を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状に形成されており、
前記インナーフィン（３３）における前記配置方向の寸法をフィン高さ（ＦＨ）としたとき、
前記複数段のインナーフィン（３３）のうち、前記熱交換対象物（２）に最も近い側に位置する前記インナーフィン（３３Ａ）の前記フィン高さ（ＦＨ）が、前記他のインナーフィン（３３Ｂ）の前記フィン高さ（ＦＨ）よりも高いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路管内部を流通する熱媒体と、流路管外部に配置された熱交換対象物との間で熱交換を行う熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器において、熱交換性能を向上させるために、熱媒体が流通する流路管内に、熱媒体と流路管との伝熱面積を増大させて熱媒体と熱交換対象物との熱交換を促進するインナーフィンを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９１５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本出願人は先に特願２０１０−９８７５３号（以下、先願例という）にて、この種の熱交換器において、流路管内にインナーフィンを複数段積層配置したものを提案している。この先願例では、複数段積層された各インナーフィンの仕様（フィンピッチやフィン高さ等）は共通になっている。このため、熱交換性能のさらなる向上を図るための対策は採られておらず、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、熱媒体流路内にインナーフィンを複数段設けた熱交換器において、熱交換効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流路形成部材（３）内には、熱媒体流路（３０）を複数の細流路（３３３）に分割するとともに、熱媒体と熱交換対象物（２）との熱交換を促進するインナーフィン（３３）が設けられており、インナーフィン（３３）は、流路形成部材（３）と熱交換対象物（２）との配置方向に複数段積層されており、
インナーフィン（３３）は、熱媒体の流れ方向に延びるとともに細流路（３３３）を分割する板部（３３１）と、隣り合う板部（３３１）間を繋ぐ連結部（３３２）とを有し、熱媒体の流れ方向に直交する断面形状が波状となるとともに、前記配置方向から見た際に板部（３３１）が熱媒体の流れ方向に波形状に屈折するウェーブフィンであり、
インナーフィン（３３）の、前記配置方向に直交し、かつ、細流路（３３３）における前記配置方向の中心部を通る断面における、板部（３３１）の波形状の振幅方向における寸法をウェーブ深さ（ＷＤ）としたとき、
複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のウェーブ深さ（ＷＤ）が、他のインナーフィン（３３Ｂ）のウェーブ深さ（ＷＤ）よりも浅くなっていることで、複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）における熱媒体の通過抵抗が、他のインナーフィン（３３Ｂ）における熱媒体の通過抵抗よりも低いことを特徴としている。
【０００７】
このように、インナーフィン（３３）をウェーブフィンとするとともに、複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のウェーブ深さ（ＷＤ）を、他のインナーフィン（３３Ｂ）のウェーブ深さ（ＷＤ）よりも浅くすることで、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）における熱媒体の通過抵抗を、他のインナーフィン（３３Ｂ）における熱媒体の通過抵抗よりも低くすることができる。このため、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）により分割された細流路（３３３Ａ）の熱媒体の流量が、他のインナーフィン（３３Ｂ）により分割された細流路（３３３Ｂ）の熱媒体の流量よりも多くなる。これにより、熱交換対象物（２）に近い側の細流路（３３３Ａ）に流入する熱媒体の流速を増加させることができるので、熱交換効率を向上させることが可能となる。
また、請求項２に記載の発明では、流路形成部材（３）内には、熱媒体流路（３０）を複数の細流路（３３３）に分割するとともに、熱媒体と熱交換対象物（２）との熱交換を促進するインナーフィン（３３）が設けられており、インナーフィン（３３）は、流路形成部材（３）と熱交換対象物（２）との配置方向に複数段積層されており、
インナーフィン（３３）は、熱媒体の流れ方向に延びるとともに細流路（３３３）を分割する板部（３３１）と、隣り合う板部（３３１）間を繋ぐ連結部（３３２）とを有し、熱媒体の流れ方向に直交する断面形状が波状となるとともに、前記配置方向から見た際に板部（３３１）が熱媒体の流れ方向に波形状に屈折するウェーブフィンであり、
インナーフィン（３３）の、前記配置方向に直交し、かつ、細流路（３３３）における前記配置方向の中心部を通る断面における、板部（３３１）の波形状のピッチをウェーブピッチ（ＷＰ）としたとき、
複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のウェーブピッチ（ＷＰ）が、他のインナーフィン（３３Ｂ）のウェーブピッチ（ＷＰ）よりも粗くなっていることで、複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）における熱媒体の通過抵抗が、他のインナーフィン（３３Ｂ）における熱媒体の通過抵抗よりも低いことを特徴とする。
このように、インナーフィン（３３）をウェーブフィンとするとともに、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のウェーブピッチ（ＷＰ）を、他のインナーフィン（３３Ｂ）のウェーブピッチ（ＷＰ）よりも粗くすることで、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）における熱媒体の通過抵抗を、他のインナーフィン（３３Ｂ）における熱媒体の通過抵抗よりも低くすることができる。このため、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）により分割された細流路（３３３Ａ）の熱媒体の流量が、他のインナーフィン（３３Ｂ）により分割された細流路（３３３Ｂ）の熱媒体の流量よりも多くなる。これにより、熱交換対象物（２）に近い側の細流路（３３３Ａ）に流入する熱媒体の流速を増加させることができるので、熱交換効率を向上させることが可能となる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の熱交換器において、インナーフィン（３３）は、熱媒体の流れ方向に垂直な断面形状が、凸部を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状に形成されており、断面形状にて、一方側と他方側のうちの同一側で隣り合う凸部の中心同士の距離をフィンピッチ（ＦＰ）としたとき、複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のフィンピッチ（ＦＰ）が、他のインナーフィン（３３Ｂ）のフィンピッチ（ＦＰ）よりも粗いことを特徴としている。
【０００９】
このように、インナーフィン（３３）をウェーブフィンとする熱交換器において、複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のフィンピッチ（ＦＰ）を、他のインナーフィン（３３Ｂ）のフィンピッチ（ＦＰ）よりも粗くすることで、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）における熱媒体の通過抵抗を、他のインナーフィン（３３Ｂ）における熱媒体の通過抵抗よりも一層低くすることができる。これにより、熱交換対象物（２）に近い側の細流路（３３３Ａ）に流入する熱媒体の流量をより一層増加させることができるので、熱交換効率をより一層向上させることが可能となる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器において、インナーフィン（３３）は、熱媒体の流れ方向に垂直な断面形状が、凸部を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状に形成されており、インナーフィン（３３）における配置方向の寸法をフィン高さ（ＦＨ）としたとき、複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のフィン高さ（ＦＨ）が、他のインナーフィン（３３Ｂ）のフィン高さ（ＦＨ）よりも高いことを特徴としている。
【００１１】
このように、インナーフィン（３３）をウェーブフィンとする熱交換器において、複数段のインナーフィン（３３）のうち、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）のフィン高さ（ＦＨ）を、他のインナーフィン（３３Ｂ）のフィン高さ（ＦＨ）よりも高くすることで、熱交換対象物（２）に最も近い側に位置するインナーフィン（３３Ａ）における熱媒体の通過抵抗を、他のインナーフィン（３３Ｂ）における熱媒体の通過抵抗よりも一層低くすることができる。これにより、熱交換対象物（２）に近い側の細流路（３３３Ａ）に流入する熱媒体の流量をより一層増加させることができるので、熱交換効率をより一層向上させることが可能となる。
【００１６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る積層型熱交換器１を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第２実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図である。
【図４】第３実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図である。
【図５】第４実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図である。
【図６】第５実施形態におけるインナーフィン３３を示す拡大断面図である。
【図７】第６実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図である。
【図８】第６実施形態におけるインナーフィン３３を示す拡大断面図であり、（ａ）は外側インナーフィン３３Ａを示しており、（ｂ）は内側インナーフィン３３Ｂを示している。
【図９】第７実施形態におけるインナーフィン３３を示す拡大断面図であり、（ａ）は外側インナーフィン３３Ａを示しており、（ｂ）は内側インナーフィン３３Ｂを示している。
【図１０】第８実施形態に係る熱交換器を示す分解斜視図である。
【図１１】第８実施形態に係る熱交換器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１および図２に基づいて説明する。図１は、本第１実施形態に係る積層型熱交換器１を示す正面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の積層型熱交換器１は、熱交換対象物としての複数の電子部品２を両面から冷却するもので、熱媒体を流通させる熱媒体流路３０（図２参照）を形成する流路形成部材としての複数の流路管３と、複数の流路管３を連通する連通部材４とを備えている。複数の流路管３は、扁平形状に形成されており、電子部品２を両面から挟持できるように複数個積層配置されている。
【００２１】
本実施形態では、電子部品２として、ＩＧＢＴ等の半導体素子とダイオードとを内蔵した半導体モジュールを用いている。当該半導体モジュールは、自動車用インバータ、産業機器のモータ駆動インバータ、ビル空調用のエアコンインバータ等に用いるものとすることができる。なお、電子部品２としては、上記半導体モジュール以外にも、例えば、パワートランジスタ、パワーＦＥＴ、ＩＧＢＴ等を用いることもできる。
【００２２】
また、熱媒体としては、空気、水、油などの流体を用いている。より具体的には、例えば、この積層型熱交換器１を自動車に搭載した場合、熱媒体としては自動車の冷却水やオイル等を用いることができる。なお、本実施形態では、熱媒体として、エチレングリコール系の不凍液を混入させた水を用いている。
【００２３】
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、本実施形態の流路管３は、いわゆるドロンカップ構造となっている。すなわち、流路管３は、一対の外殻プレート３１を有して構成されており、一対の外殻プレート３１の間に熱媒体流路３０が形成されている。流路管３内には、熱媒体流路３０を複数の細流路３３３に分割し、熱媒体と電子部品２との熱交換を促進するインナーフィン３３が設けられている。このインナーフィン３３の詳細については後述する。
【００２４】
図１に戻り、電子部品２は、流路管３の外部の一部に配置されている。具体的には、電子部品２は、流路管３の一対の外殻プレート３１それぞれに対して２個ずつ設けられている。各外殻プレート３１に設けられた２つの電子部品２は、それぞれ熱媒体の流れ方向に直列に配置されている。なお、本実施形態では、電子部品２は各外殻プレート３１に２個設けられているが、電子部品２は１個であってもよいし、３個以上設けられていてもよい
また、流路管３の外殻プレート３１における長手方向両端部には、外側、すなわち隣り合う他の流路管３側に突出する略円筒状のフランジ部３００が形成されている。そして、隣り合う流路管３のフランジ部３００同士をろう付けにより接合することにより、複数の流路管３を連通する連通部材４が形成されている。
【００２５】
複数の流路管３のうち積層方向最外側に配置される流路管３を外側流路管３ａとしたとき、２つの外側流路管３ａのうち一方の外側流路管３ａの長手方向両端部には、熱媒体を積層型熱交換器１に導入するための熱媒体導入口４０１と、熱媒体を積層型熱交換器１から排出するための熱媒体排出口４０２とがそれぞれ接続されている。熱媒体導入口４０１および熱媒体排出口４０２は、ろう付けにより一方の外側流路管３ａに接合されている。なお、本実施形態の流路管３、連通部材４、熱媒体導入口４０１および熱媒体排出口４０２は、アルミニウム製である。
【００２６】
熱媒体導入口４０１から導入された熱媒体は、連通部材４を通って長手方向における一方の端部から各流路管３に流入し、それぞれの熱媒体流路３０内を他方の端部に向かって流れる。そして、熱媒体は、連通部材４を通って熱媒体排出口４０２から排出される。このように、熱媒体が熱媒体流路３０を流通する間に、電子部品２との間で熱交換を行って、電子部品２を冷却するようになっている。
【００２７】
図２に示すように、インナーフィン３３は、熱媒体の流れ方向、すなわち流路管３の長手方向に垂直な断面形状が、凸部を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状に形成されている。具体的には、インナーフィン３３は、流路管長手方向に延びるとともに細流路３３３を分割する板部３３１と、隣り合う板部３３１間を繋ぐ連結部３３２とを有し、流路管長手方向に直交する断面形状が台形波状に形成されたストレートフィンである。
【００２８】
インナーフィン３３は、１つの流路管３内に、流路管３と電子部品との配置方向、すなわち、流路管３の積層方向に３段積層されている。本実施形態では、各段のインナーフィン３３は、別体として形成されている。
【００２９】
ここで、３段のインナーフィン３３のうち、電子部品２に最も近い側に位置するとともに外殻プレート３１に隣接する２つのインナーフィン３３を外側インナーフィン３３Ａといい、２つの外側インナーフィン３３Ａの間に配置された１つのインナーフィン３３を内側インナーフィン３３Ｂという。このため、１つの流路管３内には、２つの外側インナーフィン３３Ａと、１つの内側インナーフィン３３Ｂが設けられている。
【００３０】
また、インナーフィン３３の流路管長手方向に直交する断面形状にて、一方側と他方側のうちの同一側で隣り合う凸部、すなわち連結部３３２の中心同士の距離をフィンピッチＦＰという。外側インナーフィン３３ＡのフィンピッチＦＰ１は、内側インナーフィン３３ＢのフィンピッチＦＰ２よりも粗くなっている。本実施形態では、外側インナーフィン３３ＡのフィンピッチＦＰ１は、内側インナーフィン３３ＢのフィンピッチＦＰ２の約２倍になっている。
【００３１】
以上説明したように、外側インナーフィン３３ＡのフィンピッチＦＰ１を、内側インナーフィン３３ＢのフィンピッチＦＰ２よりも粗くすることで、外側インナーフィン３３Ａにより分割された細流路３３３（以下、外側細流路３３３Ａという）における熱媒体の通過抵抗が、内側インナーフィン３３Ｂにより分割された細流路３３３（以下、内側細流路３３３Ｂ）における熱媒体の通過抵抗よりも低くなる。これにより、外側細流路３３３Ａの熱媒体の流量が、内側細流路３３３Ｂの熱媒体の流量よりも多くなる。すなわち、電子部品２に近い側の細流路３３３Ａに流入する熱媒体の流速を増加させることができるので、熱交換効率を向上させることが可能となる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、インナーフィン３３のフィン高さＦＨが異なるものである。図３は本第２実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図であり、第１実施形態の図２に対応する図面である。
【００３３】
ここで、インナーフィン３３における流路管３と電子部品２との配置方向、すなわち流路管積層方向の寸法をフィン高さＦＨとする。すなわち、フィン高さＦＨは、インナーフィン３３の流路管長手方向に垂直な断面形状における一方側の凸部から他方側の凸部までの距離をいう。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態では、外側インナーフィン３３Ａのフィン高さＦＨ１が、内側インナーフィン３３Ｂのフィン高さＦＨ２よりも高くなっている。本実施形態では、外側インナーフィン３３Ａのフィン高さＦＨ１は、内側インナーフィン３３Ｂのフィン高さＦＨ２の１．７５倍になっている。
【００３５】
以上説明したように、外側インナーフィン３３Ａのフィン高さＦＨ１を、内側インナーフィン３３Ｂのフィン高さＦＨ２よりも高くすることで、外側インナーフィン３３Ａにより分割された外側細流路３３３Ａにおける熱媒体の通過抵抗が、内側インナーフィン３３Ｂにより分割された内側細流路３３３Ｂにおける熱媒体の通過抵抗よりも低くなる。これにより、外側細流路３３３Ａの熱媒体の流量が、内側細流路３３３Ｂの熱媒体の流量よりも多くなるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態と比較して、インナーフィン３３の積層段数が異なるものである。図４は本第３実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図であり、第１実施形態の図２に対応する図面である。
【００３７】
図４に示すように、本実施形態では、インナーフィン３３は、１つの流路管３内に、流路管３と電子部品との配置方向、すなわち、流路管３の積層方向に４段積層されている。
【００３８】
より詳細には、１つの流路管３内における電子部品２に最も近い側には、外側インナーフィン３３Ａが設けられている。外側インナーフィン３３Ａは、外殻プレート３１のそれぞれに隣接するように１つずつ配置されている。したがって、１つの流路管３内には、２つの外側インナーフィン３３Ａが配置されている。また、２つの外側インナーフィン３３Ａの間には、２つの内側インナーフィン３３Ｂが配置されている。
【００３９】
上記第１実施形態と同様に、外側インナーフィン３３ＡのフィンピッチＦＰ１は、内側インナーフィン３３ＢのフィンピッチＦＰ２よりも粗くなっている。本実施形態では、外側インナーフィン３３ＡのフィンピッチＦＰ１は、内側インナーフィン３３ＢのフィンピッチＦＰ２の約２倍になっている。
【００４０】
本実施形態によれば、外側インナーフィン３３Ａにより分割された外側細流路３３３Ａにおける熱媒体の通過抵抗が、内側インナーフィン３３Ｂにより分割された内側細流路３３３Ｂにおける熱媒体の通過抵抗よりも低くなる。これにより、外側細流路３３３Ａの熱媒体の流量が、内側細流路３３３Ｂの熱媒体の流量よりも多くなるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第１実施形態と比較して、電子部品２の配置およびインナーフィン３３の積層段数が異なるものである。図５は本第４実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図であり、第１実施形態の図２に対応する図面である。
【００４２】
図５に示すように、本実施形態では、電子部品２は、流路管３の一方の面にのみ接触するように配置されている。すなわち、１つの流路管３の一対の外殻プレート３１のうち、一方の外殻プレート３１にのみ電子部品２が接触している。
【００４３】
インナーフィン３３は、１つの流路管３内に、流路管３と電子部品との配置方向、すなわち、流路管３の積層方向に２段積層されている。ここで、２段積層されたインナーフィン３３のうち、電子部品２に近い側に位置するインナーフィン３３を第１インナーフィン３３Ｃといい、電子部品２から遠い側に位置するインナーフィン３３を第２インナーフィン３３Ｄという。このため、１つの流路管３内には、１つの第１インナーフィン３３Ｃと、１つの第２インナーフィン３３Ｄが設けられている。
【００４４】
また、第１インナーフィン３３ＣのフィンピッチＦＰ１は、第２インナーフィン３３ＤのフィンピッチＦＰ２よりも粗くなっている。本実施形態では、外側インナーフィン３３ＡのフィンピッチＦＰ１は、内側インナーフィン３３ＢのフィンピッチＦＰ２の約２倍になっている。
【００４５】
本実施形態によれば、第１インナーフィン３３Ｃにより分割された細流路３３３（以下、第１細流路３３３Ｃという）における熱媒体の通過抵抗が、第２インナーフィン３３Ｄにより分割された細流路３３３（以下、第２細流路３３３Ｄ）における熱媒体の通過抵抗よりも低くなる。したがって、第１細流路３３３Ｃの熱媒体の流量が、第２細流路３３３Ｄの熱媒体の流量よりも多くなる。すなわち、電子部品２に近い側の第１細流路３３３Ｃに流入する熱媒体の流速が増加するため、熱交換効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図６に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第１実施形態と比較して、インナーフィン３３の形成方法が異なるものである。図６は本第５実施形態におけるインナーフィン３３を示す拡大断面図である。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態の３段のインナーフィン３３は、１枚の金属板を、２箇所の折り返し部３５を設けて折り返すことにより形成されている。具体的には、１枚の金属板を、２箇所の折り返し部３５のうちの１箇所で流路管積層方向の一側に向かって折り返すとともに、２箇所の折り返し部３５のうちの他の１箇所で流路管積層方向の他側に向かって折り返すことで、３段積層されたインナーフィン３３が形成されている。
【００４８】
本実施形態では、１枚の金属板を折り曲げることにより３段のインナーフィン３３を形成しているので、上記第１実施形態と同様の効果を得つつ、部品点数を低減することが可能となる。
【００４９】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図７および図８に基づいて説明する。本第６実施形態は、上記第１実施形態と比較して、インナーフィン３３としてウェーブフィンを用いた点が異なるものである。図７は本第６実施形態における流路管３近傍を示す拡大断面図であり、第１実施形態の図２に対応する図面である。
【００５０】
図７に示すように、本実施形態のインナーフィン３３は、流路管長手方向（熱媒体の流れ方向）に延びるとともに細流路３３３を分割する板部３３１と、隣り合う板部３３１間を繋ぐ連結部３３２とを有し、流路管長手方向に直交する断面形状が波状となるとともに、流路管積層方向（流路管３と電子部品２との配置方向）から見た際に板部３３１が熱媒体の流れ方向に波形状に屈折するウェーブフィンである。これにより、流路管３内に流路幅方向の熱媒体流れを形成することで熱媒体の混合を促進することができる。
【００５１】
図８は、本第６実施形態におけるインナーフィン３３の、流路管積層方向に直交し、かつ、細流路３３３における流路管積層方向の中心部を通る断面を示す拡大断面図である。また、図８（ａ）は外側インナーフィン３３Ａを示しており、図８（ｂ）は内側インナーフィン３３Ｂを示している。ここで、インナーフィン３３の、流路管積層方向に直交し、かつ、細流路３３３における流路管積層方向の中心部を通る断面における、板部３３１の波形状のピッチをウェーブピッチＷＰとする。
【００５２】
図８に示すように、外側インナーフィン３３ＡのウェーブピッチＷＰ１は、内側インナーフィン３３ＢのウェーブピッチＷＰ２より粗く形成されている。このため、外側インナーフィン３３Ａにより分割された外側細流路３３３Ａを流通する熱媒体に生じる圧力損失が、内側インナーフィン３３Ｂにより分割された内側細流路３３３Ｂを通過する熱媒体に生じる圧力損失より小さくなる。
【００５３】
したがって、外側細流路３３３Ａの熱媒体の流量が、内側細流路３３３Ｂの熱媒体の流量よりも多くなる。すなわち、電子部品２に近い側の外側細流路３３３Ａに流入する熱媒体の流速が増加するため、熱交換効率を向上させることが可能となる。
【００５４】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図９に基づいて説明する。本第７実施形態は、上記第６実施形態と比較して、インナーフィン３３のウェーブ深さＷＤが異なるものである。
【００５５】
図９は、本第７実施形態におけるインナーフィン３３の、流路管積層方向に直交し、かつ、細流路３３３における流路管積層方向の中心部を通る断面を示す拡大断面図である。また、図９（ａ）は外側インナーフィン３３Ａを示しており、図９（ｂ）は内側インナーフィン３３Ｂを示している。ここで、インナーフィン３３の、流路管積層方向に直交し、かつ、細流路３３３における流路管積層方向の中心部を通る断面における、板部３３１の波形状の振幅方向における寸法をウェーブ深さＷＤとする。
【００５６】
図９に示すように、外側インナーフィン３３Ａのウェーブ深さＷＤ１は、内側インナーフィン３３Ｂのウェーブ深さＷＤ２より浅く形成されている。このため、外側細流路３３３Ａを流通する熱媒体に生じる圧力損失が、内側細流路３３３Ｂを通過する熱媒体に生じる圧力損失より大きくなる。
【００５７】
したがって、外側細流路３３３Ａの熱媒体の流量が、内側細流路３３３Ｂの熱媒体の流量よりも多くなる。すなわち、電子部品２に近い側の外側細流路３３３Ａに流入する熱媒体の流速が増加するため、熱交換効率を向上させることが可能となる。
【００５８】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について図１０および図１１に基づいて説明する。本第８実施形態は、本発明の熱交換器を、熱交換対象物としての半導体素子に放熱用の金属体を接続したものを封止材により封止してなる半導体実装体を備え、当該金属体の放熱面を熱媒体で冷却するようにした熱交換器に適用したものである。
【００５９】
図１０は本第８実施形態に係る熱交換器を示す分解斜視図、図１１は本第８実施形態に係る熱交換器を示す断面図である。図１１に示すように、半導体実装体５１は、半導体素子としての第１半導体チップ５１１および第２半導体チップ５１２と、金属体としての下側ヒートシンク５２０および上側ヒートシンク５３０と、これらの間に介在する導電性接合部材としての各はんだ５４１、５４２と、さらに、封止材としてのモールド樹脂５５０とを備えて構成されている。
【００６０】
本実施形態の半導体実装体５１では、第１半導体チップ５１１と第２半導体チップ１２とが互いに並列に平面方向に配置されている。なお、図１１では、半導体チップは２個設けられているが、半導体チップは１個であってもよいし、３個以上設けられていてもよい。
【００６１】
それぞれの半導体チップ５１１、５１２の裏面（図１１中の右面）と下側ヒートシンク５２０の上面との間は、第１はんだ５４１によって接合されている。また、それぞれの半導体チップ５１１、５１２の表面（図１１中の左面）と上側ヒートシンク５３０の下面との間は、第２はんだ５４２によって接合されている。本実施形態において、これら各はんだ５４１、５４２としては、一般的に用いられている各種のはんだ、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだや、Ｓｎ−Ａｇ系はんだなどの鉛フリーはんだを採用することができる。
【００６２】
これにより、上記した構成においては、第１半導体チップ５１１および第２半導体チップ５１２の表面では、第２はんだ５４２および上側ヒートシンク５３０を介して放熱が行われ、第１半導体チップ５１１および第２半導体チップ５１２の裏面では、第１はんだ５４１から下側ヒートシンク５２０を介して放熱が行われる。
【００６３】
このように、下側ヒートシンク５２０および上側ヒートシンク５３０は、第１半導体チップ５１１および第２半導体チップ５１２と熱的に接続されこれら各半導体チップ５１１、５１２からの熱を伝達する金属体として構成されている。そして、下側ヒートシンク５２０においては、図１１中の右面が放熱面５２１として構成され、上側ヒートシンク５３０においては、図１１中の左面が放熱面５３１として構成されている。そして、各放熱面５２１、５３１は、モールド樹脂５５０から露出している。
【００６４】
ここで、第１半導体チップ１１としては、特に限定されるものではないが、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やサイリスタ等のパワー半導体素子から構成することができる。また、同じく第２半導体チップ５１２は、たとえば、ＦＷＤ（フリーホイールダイオード）等からなるものにできる。また、具体的には、上記第１半導体チップ５１１および第２半導体チップ５１２の形状は、たとえば矩形状の薄板状とすることができる。
【００６５】
また、本実施形態の各半導体チップ５１１、５１２の表面および裏面には、図示しない電極が形成されている。そして、この電極は、各はんだ５４１、５４２と電気的に接続されている。
【００６６】
このように、本実施形態においては、第１半導体チップ５１１および第２半導体チップ５１２の裏面側の電極は、下側ヒートシンク５２０に対して、第１はんだ５４１を介して電気的に接続され、第１半導体チップ５１１および第２半導体チップ５１２の表面側の電極は、第２はんだ５４２を介して上側ヒートシンク５３０に対して、電気的に接続されている。
【００６７】
ここで、下側ヒートシンク５２０および上側ヒートシンク５３０は、例えば、銅合金もしくはアルミ合金等の熱伝導性および電気伝導性の良い金属で構成されている。また、下側ヒートシンク５２０および上側ヒートシンク５３０は、例えば、全体としてほぼ長方形状の板材とすることができる。
【００６８】
本実施形態の熱交換器は、上記構成の半導体実装体５１におけるヒートシンク５２０、５３０の放熱面５２１、５３１が熱媒体により冷却されるようになっている。したがって、ヒートシンク５２０、５３０の放熱面５２１、５３１が、本発明の熱交換対象物に相当している。
【００６９】
図１１に示されるように、本実施形態の熱交換器は、半導体実装体５１におけるモールド樹脂５５０の一部が、熱媒体冷媒が流れる熱媒体流路３０として構成されたものとなっている。モールド樹脂５５０は、半導体チップ５１１、５１２およびヒートシンク５２０、５３０を封止する封止部５５１と、この封止部５５１の周囲に設けられ先端部がヒートシンク５２０、５３０の放熱面５２１、５３１よりも突出する壁部５５２とから構成されている。本実施形態は、壁部５５２は、放熱面５２１、５３１を取り囲むように環状に設けられたものである。
【００７０】
また、封止部５５１のうちヒートシンク５２０、５３０の放熱面５２１、５３１と壁部５５２との間の部位に、貫通穴５５３が設けられており、この貫通穴５５３が熱媒体流路３０として構成されている。
【００７１】
図１０に示すように、本実施形態の熱交換器は、半導体実装体５１が複数個連結されたものとして構成されている。具体的には、半導体実装体５１が複数個（図示例では３個）積層されて連結されているとともに、それぞれの貫通穴５５３は、互いに連通している。
【００７２】
積層体における一端側の半導体実装体５１には、熱媒体の入口６１および出口６２を有する第１蓋材６０が連結されており、これら入口６１および出口６２と貫通穴５５３とが連通している。また、積層体における他端側の半導体実装体５１には、第２蓋材７０が連結されており、貫通穴５５３が、この第２蓋材７０により閉塞されている。こうして、入口６１、出口６２および貫通穴５５３が接続され、入口６１から流入した熱媒体が貫通穴５５３を通って出口６２から流出するようになっている。
【００７３】
なお、壁部５５２の端面にて、個々の半導体実装体５１の連結および半導体実装体５１と蓋材６０、７０との連結が行われており、この壁部５５２における各々の連結は、図示しない接着剤を介した接着により行われている。また、蓋材６０、７０は、ともに、例えば、樹脂、金属、セラミックなどの材料から成形、プレス加工などにより作成することができる。
【００７４】
ここで、積層された複数個の半導体実装体５１において、互いの放熱面５２１、５３１が対向するように配置されており、この対向する放熱面５２１、５３１の間も熱媒体流路３０として熱媒体が流れるようになっている。また、半導体実装体５１の放熱面５２１、５３１と蓋材６０、７０との間にも、熱媒体流路３０が形成されている。したがって、対向する放熱面５２１、５３１、モールド樹脂５５０および蓋材６０、７０が、本発明の流路形成部材に相当している。
【００７５】
ヒートシンク５２０、５３０の放熱面５２１、５３１の表面には、隣り合う半導体実装体５１の間、および半導体実装体５１と蓋材６０、７０との間に形成された熱媒体流路３０を複数の細流路に分割するとともに、熱媒体とヒートシンク５２０、５３０の放熱面５２１、５３１との熱交換を促進するインナーフィン３３が設けられている。本実施形態では、インナーフィン３３としてストレートフィンを用いている。
【００７６】
より詳細には、隣り合う半導体実装体５１同士の間には、インナーフィン３３が、半導体実装体５１の積層方向に３段積層されている。すなわち、隣り合う半導体実装体５１の互いに対向する放熱面５２１、５３１間に、インナーフィン３３が、半導体実装体５１の積層方向に３段積層されている。
【００７７】
ここで、３段のインナーフィン３３のうち、放熱面５２１、５２３に最も近い側に位置するとともに放熱面５２１、５３１に隣接する２つのインナーフィン３３を外側インナーフィン３３Ａといい、２つの外側インナーフィン３３Ａの間に配置された１つのインナーフィン３３を内側インナーフィン３３Ｂという。このため、隣り合う半導体実装体５１同士の間には、２つの外側インナーフィン３３Ａと、１つの内側インナーフィン３３Ｂが設けられている。また、外側インナーフィン３３Ａのフィンピッチは、内側インナーフィン３３Ｂのフィンピッチよりも粗くなっている。
【００７８】
また、半導体実装体５１と蓋材６０、７０との間には、インナーフィン３３が、半導体実装体５１の積層方向に２段積層されている。すなわち、半導体実装体５１の積層方向両端部に配置された半導体実装体５１の放熱面５２１、５３１と蓋材６０、７０との間に、インナーフィン３３が、半導体実装体５１の積層方向に２段積層されている。
【００７９】
ここで、２段積層されたインナーフィン３３のうち、放熱面５２１、５３１に近い側に位置するインナーフィン３３を第１インナーフィン３３Ｃといい、放熱面５２１、５３１から遠い側に位置するインナーフィン３３を第２インナーフィン３３Ｄという。このため、半導体実装体５１と蓋材６０、７０との間には、１つの第１インナーフィン３３Ｃと、１つの第２インナーフィン３３Ｄが設けられている。また、第１インナーフィン３３Ｃのフィンピッチは、第２インナーフィン３３Ｄのよりも粗くなっている。
【００８０】
以上説明したように、放熱面５２１、５３１に隣接する外側インナーフィン３３Ａのフィンピッチを、放熱面５２１、５３１から遠い側に配置された内側インナーフィン３３Ｂのフィンピッチより粗くすることで、外側インナーフィン３３Ａにより分割された外側細流路（図示せず）における熱媒体の通過抵抗が、内側インナーフィン３３Ｂにより分割された内側細流路（図示せず）における熱媒体の通過抵抗よりも低くなる。これにより、外側細流路の熱媒体の流量が、内側細流路の熱媒体の流量よりも多くなる。すなわち、放熱面５２１、５３１に近い側の細流路に流入する熱媒体の流速を増加させることができるので、熱交換効率を向上させることが可能となる。
【００８１】
さらに、本実施形態では、放熱面５２１、５３１に隣接する第１インナーフィン３３Ｃのフィンピッチを、放熱面５２１、５３１から遠い側に配置された第２インナーフィン３３Ｄのフィンピッチより粗くすることで、第１インナーフィン３３Ｃにより分割された第１細流路（図示せず）における熱媒体の通過抵抗が、第２インナーフィン３３Ｄにより分割された第２細流路（図示せず）における熱媒体の通過抵抗よりも低くなる。これにより、第１細流路の熱媒体の流量が、第２細流路の熱媒体の流量よりも多くなる。すなわち、放熱面５２１、５３１に近い側の細流路に流入する熱媒体の流速を増加させることができるので、熱交換効率をより向上させることが可能となる。
【００８２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
【００８３】
（１）上記第１〜第７実施形態では、熱交換対象物として電子部品２を採用した例について説明したが、熱交換対象物はこれに限定されない。例えば、流路管３の外表面に接合されるとともに、流路管３と流路管３外部を流れる外部流体（空気）との伝熱面積を増大させるアウターフィンを熱交換対象物として採用してもよい。
【００８４】
（２）上記第１〜第７実施形態では、熱交換器として、流路管３をいわゆるドロンカップ構造とし、隣り合う流路管３のフランジ部３００同士をろう付けにより接合することにより複数の流路管３を連通する連通部材４を形成した積層型熱交換器１を採用した例について説明したが、熱交換器はこれに限定されない。例えば、流路形成部材としての複数本のチューブ、この複数本のチューブの両端側に配置されてそれぞれのチューブを流通する熱媒体の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンク等を有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器を、熱交換器として採用してもよい。
【００８５】
（３）上記第１〜第７実施形態では、流路管３を複数設けた例について説明したが、これに限らず、流路管３は１つであってもよい。
【００８６】
（４）上記第３実施形態では、インナーフィン３３を４段積層して配置した例について説明したが、これに限らず、インナーフィン３３を５段以上積層してしてもよい。
【００８７】
（５）上記第８実施形態では、隣り合う半導体実装体５１同士の間にインナーフィン３３を３段積層して配置した例について説明したが、これに限らず、インナーフィン３３を４段以上積層してしてもよい。また、上記第８実施形態では、半導体実装体５１と蓋材６０、７０との間にインナーフィン３３を２段積層した例にについて説明したが、これに限らず、インナーフィン３３を３段以上積層してもよい。
【００８８】
（６）上述の各実施形態は、可能な範囲で適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００８９】
２      電子部品（熱交換対象物）
３      流路管（流路形成部材）
３０    熱媒体流路
３３    インナーフィン
３３Ａ  外側インナーフィン
３３Ｂ  内側インナーフィン
３３１  板部
３３２  連結部
３３３  細流路
【図１】
0005556691.tif 000002
【図２】
0005556691.tif 000003
【図３】
0005556691.tif 000004
【図４】
0005556691.tif 000005
【図５】
0005556691.tif 000006
【図６】
0005556691.tif 000007
【図７】
0005556691.tif 000008
【図８】
0005556691.tif 000009
【図９】
0005556691.tif 000010
【図１０】
0005556691.tif 000011
【図１１】
0005556691.tif 000012